JP3654882B2 - 地盤改良工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、サンドドレーン工法、袋詰めサンドドレーン工法、プラスチックボードドレーン工法、ファイバードレーン工法などの鉛直ドレーン工法（バーチカルドレーン工法）による地盤改良工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
軟弱地盤の圧密工法として、従来から鉛直ドレーン工法が広く用いられている。代表的な鉛直ドレーン工法としては、サンドドレーン工法、袋詰めサンドドレーン工法、プラスチックボードドレーン工法（ペーパードレーン工法）、ファイバードレーン工法などがある。
【０００３】
これらは、主として粘性土層の圧密を促進するための補助的工法として用いられ、鉛直方向のドレーン材を地盤中に設置して鉛直方向の排水経路を形成させるものである。
【０００４】
施工においては、図４に示すように、鉛直ドレーン材１（(a) は袋詰めサンドドレーン材１ａの場合、(b) はプラスチックボードドレーン材またはファイバードレーン材１ｂの場合、(c) はサンドドレーン１ｃの場合）を浸透してくる地盤中の過剰間隙水を地表近傍で水平方向に誘導し、排水するためのドレーン機能を有するサンドマット１１を敷設するのが一般的である。
【０００５】
ところで、従来の軟弱地盤改良において、上述のサンドドレーン工法、袋詰めサンドドレーン工法、プラスチックボードドレーン工法、ファイバードレーン工法等は、いずれも通常、敷設したサンドマットの地表面を施工基盤とし、サンドマット（厚さ０．５〜１．０ｍ）を貫通させて、所定の深度までケーシングを貫入し、貫入したケーシングの下端部からドレーン材を順次排出させながらケーシングだけを引き抜くことで、鉛直ドレーン材を地盤中に設置している。
【０００６】
従って、対象となる軟弱地盤の改良厚さ（Ｌ）に、さらに余分なサンドマットの厚さ分の長さを要する。また、鉛直ドレーン材については、その貫入長に加え、さらに地表面から露出する上端部の余長（０．５〜１．５ｍ）を必要とする。
【０００７】
上述の工法では、サンドマット用にきわめて透水性のよい良質砂をしかも大量に敷設しなければならない。そのための工事期間が長くなり、施工費も膨大となり、現場の立地条件によっては施工上、非常に不経済となっている。
【０００８】
一方、良質の砂は一般的に河川で採取されていたが、近年、川砂が枯渇し、その採取がますます困難となり、砂単価が高騰している。最近では、山砂を洗浄し、川砂と同様の透水性の良い品質を得ることに努めているが、生産が追いつかず、ややもすれば十分な透水性が確保できない粗悪な品質のものを使用せざるを得ない場合がある。また、大量に敷設するための砂の産地の確保にも苦慮しているのが現状である。
【０００９】
いずれにしても、良質の砂が確保できない場合は、サンドマットによる水平ドレーンの機能が失われ、軟弱地盤の圧密時間を大幅に遅らせる結果となり、また場合によっては、地盤の変形、破壊を起こすおそれがある。また、良質の砂が確保できた場合でも、砂単価が著しく高価格であり、工事費に占める割合が大きくなっている。
【００１０】
このような問題を解決するため、サンドマット等の代わりに、鉛直ドレーン材と暗渠あるいは側溝等の排水路とをつなぐ水平ドレーン材を用いるものが種々検討されている（特許文献１〜６、非特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平０９−３２８７４４号公報
【特許文献２】
特開２００２−００４２６３号公報
【特許文献３】
特開昭５８−０６２２１１号公報
【特許文献４】
特開昭５８−１８９４０７号公報
【特許文献５】
特開昭５１−０３８７２２号公報
【特許文献６】
特開昭５１−０７０９１４号公報
【非特許文献１】
岡本正広他，「サンドマットに替わる帯状水平ドレーンとプラスチックボードドレーンによる軟弱地盤対策例（鉛直ドレーン材と帯状水平ドレーンとの接触面近傍における過剰間隙水圧の消散過程について）」，土木学会第５７回年次学術講演会（平成１４年９月），ｐ．６２１−６２２
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述の水平ドレーン材により鉛直ドレーン材と排水路をつなぐ方式では、例えば鉛直ドレーン材や水平ドレーン材としてのプラスチックボードドレーン材やファイバードレーン材、あるいは袋詰めサンドドレーン材どうしを面接触させてつないだり、場合によっては部分的に切除するなどしてドレーン材としての透水機能が連続するようにしている。
【００１３】
しかしながら、従来から鉛直ドレーン材などに用いられているこれらのドレーン材は、その機能上、一般に長手方向の排水性には優れるが、面外方向（厚さ方向）の透水性は長手方向の透水性に比べ小さいため、面接触させるだけでは接続部分での良好な透水性が得られず、サンドマットの代替物としてはその機能が十分でないという課題がある。
【００１４】
さらに、敷設後に作用する各種荷重によって接続部分が外れると水みちが分断され、排水路への排水ができなくなるといった問題もある。
【００１５】
また、鉛直ドレーン材と水平ドレーン材の接続位置を加工することも考えられるが、作業性やコストの問題があり、また袋詰めサンドドレーン材の場合、中の砂がこぼれる恐れもある。
【００１６】
本願発明は、従来技術における上述のような課題を解決しようとするものであり、鉛直ドレーン工法において、サンドマットが全く不要となるか、あるいは必要な場合でも層厚が薄くて済み、必ずしも良質の砂を必要とせず、施工性および経済性に優れ、かつ確実な排水機能が得られる地盤改良工法を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に係る地盤改良工法は、地盤中にドレーン材を間隔をおいて多数設置し、地盤中の過剰間隙水を排水する地盤改良工法において、多数設置される各ドレーン材として、鉛直ドレーン材としての施工深度とその施工位置から最も近い排水路までの距離の和以上の長さのドレーン材を用い、下部を鉛直ドレーン部として地盤中に設置した前記ドレーン材の上部を地表または地表近傍で屈曲させて水平ドレーン部として地表または地表近傍に設けた排水路としての側溝または暗渠に接続し、各ドレーン材から前記排水路に直接排水するようにしたことを特徴とするものである。
【００１８】
ドレーン材は、袋詰めサンドドレーン材、プラスチックボードドレーン材、ファイバードレーン材、その他、主として圧密促進による地盤改良に用いることができるものであれば特に限定されないが、ドレーン材自体が排水路まで連続した排水経路を形成する必要があるため、容易に分断されず形態を保てるものでなければならず、図４(c) のような袋詰めでないサンドドレーンは適さない。
【００１９】
基本的にはサンドマットを用いず、上部に十分長い余長部を設けたドレーン材を地表または地表近傍で屈曲させて、そのまま暗渠あるいは側溝（開渠、明渠と呼ばれるものを含む）等の排水路につなぐことで、鉛直方向から水平方向に全く分断のない排水経路が確保され、サンドマットの敷設に要する工期、費用を節減することができる。
【００２０】
ただし、地表近傍が非常に軟弱な場合など、ドレーン材の設置に用いる重機が入れるように必要な厚さのサンドマットを敷設する場合はある。その場合でも、ドレーン機能は、鉛直方向から水平方向に屈曲させて連続する一体のドレーン材に期待するため、サンドマットの砂質として特に良好な透水性を求める必要はなく、場合によって建設残土でも使用可能である。
【００２３】
ドレーン材としての施工深度と、その施工位置から排水路までの距離の和の長さがあれば、理論的には、別途、接続のための管その他の部材を用いなくても鉛直ドレーン部から、排水路に至る排水経路を確保することができる。
【００２４】
和以上としたのは、長すぎても特には問題がないことと、施工誤差の吸収や作業性の面から若干の余裕をもたせることを考慮したものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は、本願発明の一実施形態におけるドレーン材１の配置例を示したもので、地盤中に多数、間隔をおいて設置されるドレーン材１をそのまま地表または地表近傍で屈曲させ、地表または地表近傍に設置した排水路４としての側溝（暗渠でもよい）まで直接引き込んでいることを特徴とする。
【００２６】
すなわち、ドレーン材１が設置された状態において、各ドレーン材１が断面的にも連続する鉛直ドレーン部２と水平ドレーン部３を備え、直接、排水路４まで引き込まれているため、鉛直ドレーン部２の側面から浸透する地盤中の過剰間隙水は、鉛直ドレーン部２から水平ドレーン部２にかけて、ドレーン材１の内部を長手方向に浸透し、そのまま排水路４に排出される。
【００２７】
この場合、従来の鉛直ドレーン材と水平ドレーン材を接続するための加工が不要となるだけでなく、前述したように地盤改良用のドレーン材は一般に長手方向の排水性には優れるが、面外方向（厚さ方向）の透水性は長手方向の透水性に比べ小さいため、面接触させるだけでは接続部分での良好な透水性が得られないといった問題や、接続部分に力が作用した場合に、接続部分が外れて水みちが分断されるといった問題がない。
【００２８】
図示した実施形態では、ドレーン材１として、袋詰めサンドドレーン材を想定しているが、プラスチックボードドレーン材やファイバードレーン材の場合も同様である。
【００２９】
なお、排水路４に近い位置については、ドレーン材１の地盤中への設置において、施工機械等との関係で従来も必要としていた余長程度でドレーン材１の水平ドレーン部３を排水路４まで引き込むことができるが、排水路４から離れた位置については、水平ドレーン部３の区間が長くなり、ドレーン材１の全長ももそれに応じた長さが必要となる。
【００３０】
一方、排水路４についても、排水路４から最も離れた位置のドレーン材１の水平ドレーン部３の長さとの関係で、多数のドレーン材１が地盤改良の対象となる地盤１０にほぼ均一に分散されるような間隔で設けることが望ましい。
【００３１】
図２は、本願発明の他の実施形態として、後述する図３に示すような４本のドレーン材１を同時に施工できる既存の施工機械を用いて施工した場合の配置例を示したものである。
【００３２】
図中、一点鎖線でつないだ４本のドレーン材１が平面的に見て正方形の形で鉛直方向に同時に施工され、この正方形が地盤１０において平面的にほぼ均等に配置されるようにしている。
【００３３】
地表面近傍で各ドレーン材１を屈曲させ、鉛直ドレーン部２に続く水平ドレーン部３を排水路４まで直接引き込む点は図１の実施形態の場合と同様である。
【００３４】
図３は、本願発明においてドレーン材１の敷設に使用される施工機械の一例を示したもので、地盤表面が軟弱でも走行可能な接地圧の低いクローラタイプの施工機械２０を示している。
【００３５】
図示した施工機械２０は、袋詰めサンドドレーン工法用のものであり、図中、符号２１はポンツーン、２２は支柱、２３はリーダ、２４はケーシング、２５はホッパー、２６はバイブロハンマー、２７は上部ガイド、２８は下部ガイドであり、従来の施工装置および施工機械をそのまま利用することができる。
【００３６】
接地圧との関係で、施工機械２０の走行が困難な場合には、必要に応じてサンドマットまたは建設残土を敷設することも考えられるが、排水機能は必ずしも必要としないので、従来の排水用のサンドマットに比べ薄厚の軽微なものでよく、また砂質に関する制限もそれほど厳しくはならない。
【００３７】
【発明の効果】
▲１▼ 垂直ドレーン部から水平ドレーン部にかけて単一のドレーン材で構成されるため、接続のための加工が不要であり、また接続部での透水性の低下、分断といった恐れもなく、最も経済的で最も効率的な排水が可能である。
【００３８】
▲２▼ 従来の鉛直ドレーン工法でほぼ必須と考えられているサンドマットが不要となり、あるいは必要な場合でも層厚の薄いものでよく、また必ずしも砂の品質が重要とならないので、施工コストを大幅に低減することができる。
【００３９】
▲３▼ 地盤中の垂直ドレーン部から側溝あるいは暗渠等の排水路までの、水みちが明確であり、方向性のないサンドマットの場合に比べ効率的な排水が可能である。
【００４０】
▲４▼ ドレーン材や施工装置および施工機械は、従来の袋詰めサンドドレーン材やプラスチックドレーン材などをそのまま適用することができ、サンドマットが不要となる分、施工手間が少なく、サンドマットを敷設しない場合にはサンドマット造成用の重機械も不要となり、その工期も必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願発明の一実施形態におけるドレーン材の配置例を示したもので、(a) は平面図、(b) は鉛直断面図である。
【図２】 本願発明の他の実施形態におけるドレーン材の配置例を示す平面図である。
【図３】 ドレーン材の施工機械の一例を示す斜視図である。
【図４】 従来の鉛直ドレーンの形態を示したもので、(a) は袋詰めサンドドレーンの場合、(b) はプラスチックボードドレーンまたはファイバードレーンの場合、(c) はサンドドレーンの場合の鉛直断面図である。
【符号の説明】
１…ドレーン材、１ａ…袋詰めサンドドレーン、１ｂ…プラスチックボードドレーンまたはファイバードレーン、１ｃ…サンドドレーン、２…鉛直ドレーン部、３…水平ドレーン部、４…排水路、
１０…軟弱地盤、１１…サンドマット、
２０…施工機械、２１…ポンツーン、２２…支柱、２３…リーダ、２４…ケーシング、２５…ホッパー、２６…バイブロハンマー、２７…上部ガイド、２８…下部ガイド

Claims (1)

1. 地盤中にドレーン材を間隔をおいて多数設置し、地盤中の過剰間隙水を排水する地盤改良工法において、多数設置される各ドレーン材として、鉛直ドレーン材としての施工深度とその施工位置から最も近い排水路までの距離の和以上の長さのドレーン材を用い、下部を鉛直ドレーン部として地盤中に設置した前記ドレーン材の上部を地表または地表近傍で屈曲させて水平ドレーン部として地表または地表近傍に設けた排水路としての側溝または暗渠に接続し、各ドレーン材から前記排水路に直接排水するようにしたことを特徴とする地盤改良工法。

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